莫尼亚轨道

莫尼亚轨道，英文名为“Molniya orbit”，也被称作闪电轨道，属于地球轨道的一种特殊类型。它具有鲜明的轨道特征：轨道倾角为63.4度，属于高椭圆轨道；近心点幅角为 -90度；轨道周期恰好是半个恒星日。这一特殊轨道的命名，源于自1960年起苏联采用该轨道发射的闪电型通讯卫星。 

莫尼亚轨道最初的设计目的，是为闪电型（Molniya）通讯卫星提供运行轨道。1964年，苏联曾两次尝试将人造卫星发射至该轨道，但均未能取得成功。直到1965年4月23日，苏联成功发射了Molniya 1 - 01卫星，这是首次成功将人造卫星送入莫尼亚轨道。早期的Molniya - 1人造卫星主要服务于长程军事通讯，但由于当时卫星本身的使用寿命有限，需要定期进行更换。后续发展的Molniya - 2人造卫星，除了继续承担军事通讯任务外，还拓展了民用广播领域的应用，例如为覆盖整个苏联的卫星电视系统Orbita提供服务。此后，又陆续发展出了Molniya - 3系列人造卫星。

除了通讯卫星，部分苏联的间谍卫星也选择在经过调整的莫尼亚轨道上运行。这些经过调整的轨道，其远地点精准对应美国本土。虽然地球静止轨道上的卫星同样具备监控美国本土的能力，但在当时的传感技术条件下，苏联的传感设备需要高对比的观察角来获取清晰有效的信息，而只有处于高纬度地区的卫星才能满足这一需求。例如，用于监控美国导弹的AKO早期预警系统，就是依托莫尼亚轨道上的卫星实现的。不过，随着传感技术的不断进步，这类系统如今已经能够与地球静止轨道上的人造卫星协同运作。

前苏联包括俄罗斯在内的大片领土，均处于高纬度地区。对于地球静止轨道上的人造卫星而言，若要向这些高纬度地区发射讯号，由于入射角较大，需要消耗大量的能量。而莫尼亚轨道上的卫星，由于大部分时间运行在高纬度地区的上空，在发射讯号时所需的能量相对较小。具体来说，在远地点前后三个小时内，卫星的星下点位于北纬55.5度。对于与远地点同侧、纬度高于北纬54.1度的所有地区，卫星仰角均大于10度；对于纬度高于北纬49.2度的地区，卫星仰角均大于5度，这为信号的稳定传输提供了有力保障。

莫尼亚轨道

此外，与发射人造卫星至地球静止轨道相比，将卫星送入莫尼亚轨道所需的能量较小，这在一定程度上降低了发射成本。然而，莫尼亚轨道也存在一些不足之处。地面站需要配备可调整方向的天线，以便实时追踪卫星的运行轨迹。而且，卫星每天需要四次穿越具有高能辐射的范艾伦辐射带，这对卫星的设备和寿命可能会产生一定的影响。

在高椭圆轨道上运行的卫星，呈现出独特的运动规律。当卫星处于远地点附近时，其运行速度相对缓慢，这使得卫星在远地点附近停留的时间大幅延长。而莫尼亚轨道的远地点独特地设定在北半球北纬63.4度的上空，远地点高度可达40000公里。这一特性赋予了卫星在远地点附近对北半球特定区域出色的可见度，这些区域包括俄罗斯、北欧、格陵兰以及加拿大等高纬度地区。

为了实现对北半球的高覆盖率，并且保持这种覆盖的连续性，莫尼亚轨道上至少需要部署三颗人造卫星。这样的布局能够确保在北半球的大部分时间内，都有卫星处于合适的位置进行信号传输和监测任务。